JP6396651B2 - 液晶媒体、その安定化方法、および液晶ディスプレイ - Google Patents

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Description

本発明は、特に液晶媒体における使用のための、新規化合物、ならびに液晶ディスプレイにおけるこれらの液晶媒体の使用、およびこれらの液晶ディスプレイ、特にホメオトロピック初期配向における誘電的に負の液晶を有するECB(電気的に制御された複屈折)効果を使用する液晶ディスプレイに関する。本発明の液晶媒体は、本発明のディスプレイにおける特に短い応答時間、同時に高い電圧保持比(略してVHRまたならびに単にHR)によって区別される。
電気的に制御された複屈折、すなわちECB効果またはDAP(配向相の変形)効果の原理は、1971年に初めて記載された(M.F. SchieckeおよびK. Fahrenschon, "Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields", Appl. Phys. Lett. 19 (1971), 3912)。J.F. Kahn (Appl. Phys. Lett. 20 (1972), 1193)ならびにG. LabrunieおよびJ. Robert (J. Appl. Phys. 44 (1973), 4869)による学術論文が、続いた。
J. RobertおよびF. Clerc (SID 80 Digest Techn. Papers (1980), 30)、J. Duchene (Displays 7 (1986), 3)ならびにH. Schad (SID 82 Digest Techn. Papers (1982), 244)による学術論文によって、液晶相は弾性定数K/Kの間の比率に関する高い値、光学異方性Δnに関する高い値および≦−0.5の誘電異方性Δεに関する値を有して、ECB効果に基づく高度情報表示素子のための使用に適していなければならないことが示された。ECB効果に基づく電気光学ディスプレイ素子は、ホメオトロピック端部配向(VA技術=垂直配向)を有する。誘電的に負の液晶媒体をまた、いわゆるIPS(in-plane switching)効果を使用するディスプレイにおいて使用することができる。
電気光学ディスプレイ素子におけるこの効果の産業的適用は、多様な要件を充足しなければならないLC相を必要とする。ここで特に重要なのは、水分、空気および物理的影響、例えば熱、赤外線、可視および紫外線領域における放射線に対する耐化学性、ならびに直流および交流電場である。
さらに、産業的に使用することができるLC相は、好適な温度範囲における液晶中間相(mesophase)および低い粘度を有することが要求される。
現在まで開示されている液晶中間相を有する一連の化合物のいずれも、すべてのこれらの要件を満たす単一の化合物を含まない。よって一般的には、2〜25種、好ましくは3〜18種の化合物の混合物を調製して、LC相として使用することができる材料を得る。
マトリックス液晶ディスプレイ(MLCディスプレイ)が公知である。個々の画素の個々の切換のために使用することができる非線形素子は、例えば能動素子(すなわちトランジスタ)である。用語「アクティブマトリックス」がそこに使用され、ここに一般的に使用されるのは薄膜トランジスタ(TFT)であり、それは一般的には、基板としてのガラス板上に配置される。
2種の技術の間で区別がなされる:化合物半導体、例えばCdSeを含むTFT、または多結晶およびとりわけ非結晶質ケイ素に基づくTFT。後者の技術は、現在世界的に最も大きな商業的重要性を有する。
TFTマトリックスは、ディスプレイの一方のガラス板の内側に適用され、一方他方のガラス板は、透明な対電極をその内側上に担持する。画素電極の大きさと比較して、TFTは極めて小さく、画像に対する悪影響を事実上有しない。この技術をまた、フルカラー対応ディスプレイに拡大することができ、ここで赤色、緑色および青色フィルターのモザイクは、フィルター素子が各切換可能な画素に相対して位置するように配置される。
現在まで最も大いに使用されるTFTディスプレイは、通常は透過における交差した偏光子で動作し、背面照射される。テレビ用途のために、IPSセルまたはECB(もしくはVAN)セルを使用し、一方モニターは、通常はIPSセルまたはTN(twisted nematic)セルを使用し、ノートパソコン、ラップトップおよびモバイル用途は、通常はTNセルを使用する。
MLCディスプレイの用語は、ここで集積非線形素子を有する、すなわちアクティブマトリックスに加えてさらに受動素子、例えばバリスターまたはダイオード(MIM=金属−絶縁体−金属)を有するディスプレイを有するあらゆるマトリックスディスプレイを包含する。
このタイプのMLCディスプレイは、特にテレビ用途、モニターおよびノートパソコン、または例えば自動車製造もしくは航空機構築における高い情報密度を有するディスプレイに適している。コントラストの角度依存性および応答時間に関する問題に加えて、困難がまた、液晶混合物の十分な高さを欠く比抵抗のために、MLCディスプレイにおいて発生する[TOGASHI, S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMAMOTO, E., SORIMACHI, K., TAJIMA, E., WATANABE, H., SHIMIZU, H., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, pp. 141 ff., Paris;STROMER, M., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays, pp. 145 ff., Paris]。
低下する抵抗に伴って、MLCディスプレイのコントラストは悪化する。液晶混合物の比抵抗が一般的に、ディスプレイの内側表面との相互作用に起因してMLCディスプレイの耐用期間にわたって低下するので、高い(初期)抵抗が、長い動作期間にわたって許容し得る抵抗値を有しなければならないディスプレイに関して極めて重要である。
ECB効果を使用するディスプレイは、IPSディスプレイ(例えば:Yeo, S.D., Paper 15.3: “An LC Display for the TV Application“, SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 758および759)および長期間知られているTNディスプレイに加えて、いわゆるVAN(vertically aligned nematic:垂直配向ネマチック)ディスプレイとして、特にテレビ用途のために現在最も重要である3種のより最近のタイプの液晶ディスプレイの1種として確立されるようになった。
ここで最も重要な設計を以下に記載し得る:MVA(マルチドメイン垂直配向、例えば:Yoshide, H. et al., Paper 3.1: “MVA LCD for Notebook or Mobile PCs ...“, SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book I, pp. 6 to 9、およびLiu, C.T. et al., Paper 15.1: “A 46-inch TFT-LCD HDTV Technology ...“, SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 750 to 753)、PVA(patterned vertical alignment:パターン化垂直配向、例えば:Kim, Sang Soo, Paper 15.4: “Super PVA Sets New State-of-the-Art for LCD-TV“, SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 760 to 763)およびASV(advanced super view:アドバンストスーパービュー、例えば:Shigeta, MitzuhiroおよびFukuoka, Hirofumi, Paper 15.2: “Development of High Quality LCDTV“, SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 754 to 757)。
一般的形態において、技術は、例えばSouk, Jun, SID Seminar 2004, Seminar M-6: “Recent Advances in LCD Technology“, Seminar Lecture Notes, M-6/1 to M-6/26およびMiller, Ian, SID Seminar 2004, Seminar M-7: “LCD-Television“, Seminar Lecture Notes, M-7/1 to M-7/32において比較される。現代のECBディスプレイの応答時間は、オーバードライブでのアドレス方法によって既に著しく改善されているが、例えば:Kim, Hyeon Kyeong et al., Paper 9.1: “A 57-in. Wide UXGA TFT-LCD for HDTV Application“, SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book I, pp. 106 to 109、特にグレーシェードの切換におけるビデオ適合性(video-compatible)応答時間の達成は、なお未だ満足な程度までは解決されていない問題である。
ECBディスプレイ、例えばASVディスプレイは、負の誘電異方性(Δε)を有する液晶媒体を使用し、一方TNおよび現在までのすべての慣用のIPSディスプレイは、正の誘電異方性を有する液晶媒体を使用する。
このタイプの液晶ディスプレイにおいて、液晶を誘電体として使用し、その光学的特性は、電圧を印加した際に可逆的に変化する。
一般的にディスプレイにおいて、すなわちまたこれらの述べた効果に従うディスプレイにおいて、動作電圧が可能な限り低くなければならないので、一般的に主に、すべてが同一の符号の誘電異方性を有し、誘電異方性の可能な限り高い値を有する液晶化合物から構成される液晶媒体を、使用する。一般的に、多くとも比較的小さい比率の中性の化合物を使用し、可能である場合には媒体のものと反対の誘電異方性の符号を有する化合物は、使用しない。したがって、ECBディスプレイのための負の誘電異方性を有する液晶媒体の場合において、主に負の誘電異方性を有する化合物を使用する。使用する液晶媒体は、一般的に主に負の誘電異方性を有する液晶化合物からなり、通常さらに本質的にそれからなる。本出願に従って使用する媒体において、一般的に液晶ディスプレイが可能な限り低いアドレス電圧を有することを意図するので、典型的に多くとも著しい量の誘電的に中性の液晶化合物および一般的に極めて少量のみの誘電的に正の化合物を使用するか、またはさらに完全に使用しない。
JP 2006-37054 (A)は、式
式中、RはC、CまたはCを示す
で表される3種類の化合物、およびさらに式
式中、(R,R’)は、(C,C)、(C11,CH)または(C11,C)を示す
で表される1種または2種以上の化合物を含む液晶媒体を開示する。
しかし、液晶ディスプレイにおける多くの実用的な用途に対し、公知の液晶媒体は十分には安定ではない。特に、UVでの、ならびに従来のバックライトでの照射に対するそれらの安定性は、とくに電気特性の障害が生じる。それゆえ、例えば、導電率が顕著に増加する。
いわゆる「ヒンダードアミン系光安定剤」、略してHALSの使用は、液晶混合物の安定化に対して提唱されてきた。
少量のTINUVIN(登録商標)770、すなわち式
で表される化合物を安定剤として含む、負の誘電異方性を有するネマチック液晶混合物は、例えばWO 2009/129911 A1において提案されている。しかしながら、対応する液晶混合物は、多くの実際的適用について適切な特性を有しない。とりわけ、それらは、典型的なCCFL(冷陰極蛍光ランプ)バックライトを使用する照射に対して十分に安定ではない。
同様の液晶混合物はまた、例えばEP 2 182 046 A1、WO 2008/009417 A1、WO 2009/021671 A1およびWO 2009/115186 A1から知られている。しかしながら、安定剤の使用は、そこには示されていない。
その中の開示において、これらの液晶混合物は、任意にまた、様々なタイプの安定剤、例えばフェノールおよび立体障害化された(sterically hindered)アミン(障害化されたアミン光安定剤、略してHALS)を含んでもよい。しかしながら、これらの液晶混合物は、比較的高いしきい値電圧および最良でも中程度の安定性によって特徴づけられる。特に、それらの電圧保持比は、曝露の後に低下する。さらに、帯黄変色が、しばしば発生する。
様々な安定剤の液晶媒体における使用は、例えばJP (S)55-023169 (A)、JP (H)05-117324 (A)、WO 02/18515 A1およびJP (H) 09-291282 (A)に記載されている。
TINUVIN(登録商標)123、式
で表される化合物もまた、安定化の目的に対して提唱されてきた。
1種または2種のHALS単位を含有するメソゲン化合物が、EP 1 1784 442 A1に開示されている。
窒素原子上にさまざまな置換基を有するHALSは、それらのpK値に関して、Ohkatsu, Y., J. of Japan Petroleum Institute, 51, 2008, pages 191-204において比較されている。以下のタイプの構造式がここに開示される。
以下の式の、化合物TEMPOL
が公知である;これは、例えばMieville, P. et al., Angew. Chem. 2010, 122,6318〜6321頁に記載される。これはさまざまな製造者から商業的に入手可能であり、例えば、重合阻害剤として、および特に、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリイミド、被覆およびPVCのための配合物における光またはUV保護としての、UV吸収剤と組み合わせて、採用される。
相応して低いアドレス電圧を有する従来技術の液晶媒体は、比較的低い電気抵抗値または低いVHRを有し、しばしばディスプレイにおける所望されないフリッカーおよび/または不適切な透過をもたらす。さらに、それらは、少なくとも低いアドレス電圧に必要なようにそれらが相応して高い極性を有する場合には、加熱またはUV露光に対して十分に安定でない。
一方、高いVHRを有する従来技術のディスプレイのアドレス電圧は、特に電源ネットワークに直接または連続的でなく接続されないディスプレイ、例えばモバイル適用のためのディスプレイについては、しばしば過度に高い。
さらに、液晶混合物の相範囲は、ディスプレイの意図した用途のために十分広くなければならない。
ディスプレイにおける液晶媒体の応答時間は、改善される、すなわち低減されなければならない。これは、テレビまたはマルチメディア用途のためのディスプレイのために特に重要である。応答時間を改善するために、過去に、液晶媒体の回転粘度(γ)を最適化する、すなわち可能な限り低い回転粘度を有する媒体を達成することが、繰り返し提案された。しかしながら、ここで達成された結果は、多くの用途について不適切であり、したがってさらなる最適化アプローチを見出すことが所望されると思われる。
極度の負荷に対する、特にUV露光および加熱に対する媒体の適切な安定性は、極めて特に重要である。特にモバイル装置、例えば携帯電話におけるディスプレイにおける適用の場合において、これは重大であり得る。
従来開示されているMLCディスプレイの欠点は、それらの比較的低いコントラスト、比較的高い視野角依存性およびこれらのディスプレイにおいてグレーシェードを生じるにあたっての困難さ、ならびにそれらの不適切なVHRおよびそれらの不適切な寿命による。
したがって、極めて高い比抵抗、同時に大きい動作温度範囲、短い応答時間および低いしきい値電圧を有し、その補助によって様々なグレーシェードを生じることができ、特に良好であり、かつ安定なVHRを有するMLCディスプレイについての多大な需要が、継続して存在する。
本発明は、モニターおよびテレビ用途のためのみならず、しかしまた携帯電話およびナビゲーションシステムのためのMLCディスプレイであって、ECBまたはIPS効果に基づき、上に示した欠点を有しないか、またはより低い程度に有するに過ぎず、かつ同時に極めて高い比抵抗値を有する、前記MLCディスプレイを提供する目的を有する。特に、携帯電話およびナビゲーションシステムについて、それらがまた極度に高い温度および極度に低い温度で動作することが確実でなければならない。
驚くべきことに、特にECBディスプレイにおいて低いしきい値電圧を有し、短い応答時間および同時に十分に広いネマチック相、好ましくは、相対的に低い複屈折(Δn)、加熱によるおよびUV曝露による分解に対する良好な安定性および安定な高いVHRを有する液晶ディスプレイを、これらのディスプレイ素子において、式Iで表される少なくとも1種の化合物および各場合において式III−Oで表される、好ましくは従属式III−O−1および/またはIII−O−2で表される少なくとも1種の化合物、ならびに好ましくは式IIで表される少なくとも1種の化合物および/または式III−1〜III−4で表される化合物の群から選択された、好ましくは式III−3で表される少なくとも1種の化合物を含むネマチック液晶混合物を使用する場合に達成することが可能であることが見出された。
このタイプの媒体を、特にECB効果に基づくアクティブマトリックスアドレッシングを有する電気光学ディスプレイおよびIPS(面内切換)ディスプレイのために使用することができる。
それゆえ本発明は、式Iで表される少なくとも1種の化合物ならびに式III−Oで表される1種または2種以上の化合物ならびに好ましくは加えて式IIで表される1種または2種以上の化合物および/または加えて式III−1〜III−4で表される化合物の群から選択される1種または2種以上の化合物を含む、極性化合物の混合物に基づく液晶媒体に関する。
本発明の混合物は、≧70℃の透明点を有する極めて広いネマチック相範囲、容量性しきい値についての極めて好ましい値、保持比についての比較的高い値ならびに同時に−20℃および−30℃での良好な低温安定性、ならびに極めて低い回転粘度を示す。本発明の混合物は、さらに透明点および回転粘度の良好な比率によって、ならびに高い負の誘電異方性によって識別される。
驚くべきことに、ここで好適に高いΔε、好適な相範囲およびΔnを有し、従来技術の材料の欠点を有していないか、または少なくとも相当に低下した程度に有するに過ぎない液晶媒体を達成することが可能であることが、見出された。
驚くべきことに、式Iで表される化合物は、追加の熱安定剤なしの単独で用いられる場合でさえも、かなりの、多くの場合において適切な、UV曝露に対するおよびならびに加熱に対する両方の、液晶混合物の安定性をもたらすことがここに見出された。これは、特に、用いられる式Iで表される化合物におけるパラメーターR11がOを示すほとんどの場合においてあてはまる。それゆえ、R11がOを示す式Iで表される化合物が特に好ましく、液晶混合物におけるまさにこれらの化合物の使用が特に好ましい。
しかし、特に、式Iで表される化合物(単数)、または式Iで表される化合物(複数)に加えて1種または2種以上のさらなる化合物、好ましくはフェノール系安定剤が液晶混合物中に存在する場合、UV曝露に対するおよび加熱に対する両方の、液晶混合物の好適な安定化をまた、達成することができる。これらのさらなる化合物は、熱安定剤として好適である。
それゆえ本発明は、式Iで表される化合物に、および以下のものを含むネマチック相および負の誘電異方性を有する液晶媒体に関する。
a) 好ましくは1ppm〜1000ppmの範囲の、好ましくは1ppm〜500ppmの範囲の、特に好ましくは1ppm〜250ppmの範囲の濃度の、式Iで表される1種または2種以上の化合物
式中
nは、1〜4の整数、好ましくは1、2または3、特に好ましくは1または2、および極めて特に好ましくは2を示し、
mは、(4−n)を示し、
は、4つの結合部位を有する有機ラジカルを、好ましくは1〜20個のC原子を有するアルカンテトライル単位を、ここで、分子内に存在するm個の基R12に加えて、しかしこれらとは独立して、さらなるH原子(単数)はR12により置換されていてもよく、または複数のH原子はR12により置換されていてもよい、好ましくは2つの末端C原子のそれぞれにおいて一価を有する直鎖のアルカンテトライル単位を、ここで1つの−CH−基または複数の−CH−基は2つのO原子が互いに直接的に結合しないように−O−または−(C=O)−により置換されていてもよい、を示し、あるいは1〜4価を有する置換または非置換の芳香族のまたは複素環式芳香族の炭化水素、これは、分子内に存在するm個の基R12に加えて、しかしこれらとは独立して、さらなるH原子(単数)はR12により置換されていてもよく、または複数のH原子はR12により置換されていてもよい、を示し、
11およびZ12は、互いに独立して、−O−、−(C=O)−、−(N−R14)−または単結合を示すが、両方同時に−O−を示さず、
rおよびsは、互いに独立して、0または1を示し、
11〜Y14はそれぞれ、互いに独立して、1〜4個のC原子を有するアルキルを、好ましくはメチルまたはエチルを示し、特に好ましくは全てがメチルまたはエチルのいずれかを、および極めて特に好ましくはメチルを示し、および代わりに、また互いに独立して、対(Y11およびY12)および(Y13およびY14)の1つまたは両方は一緒になって3〜6個のC原子を、好ましくは5個のC原子を有する二価の基、特に好ましくは1,5−ペンチレンを示し、
11は、O−R13、OまたはOH、好ましくはO−R13またはO、特に好ましくはO、OH、イソプロポキシ、シクロヘキシルオキシ、アセトフェノキシまたはベンゾキシおよび極めて特に好ましくはOHを示し、
12は、それぞれの出現において、互いに独立して、H、F、OR14、NR1415、1〜20個のC原子を有する直鎖のまたは分枝のアルキル鎖、ここで1つの−CH−または複数の−CH−基は−O−または−C(=O)−により置き換えられていてもよいが、2つの隣接する−CH−は−O−により置き換えられることができず、または、シクロアルキルまたはアルキルシクロアルキル単位を含有する炭化水素ラジカル、およびここで1個の−CH−基または複数の−CH−基は−O−または−C(=O)−により置き換えられていてもよいが、2つの隣接する−CH−は−O−により置き換えられることができず、およびここで1つのH原子または複数のH原子はOR14、N(R14)(R15)またはR16により置き換えられていてもよい、を示し、あるいは芳香族のまたは複素環式芳香族の炭化水素ラジカル、ここで1つのH原子または複数のH原子はOR14、N(R14)(R15)またはR16により置き換えられていてもよい、を示し、
13はそれぞれの場合において、互いに独立して、1〜20個のC原子を有する直鎖のまたは分枝のアルキル鎖、ここで1個の−CH−基または複数の−CH−は−O−または−C(=O)−により置き換えられていてもよいが、2つの隣接する−CH−基は−O−により置き換えられることができない、を示し、またはシクロアルキルまたはアルキルシクロアルキル単位を含有する炭化水素ラジカル、およびここで1個の−CH−基または複数の−CH−基は−O−または−C(=O)−により置き換えられていてもよいが、2つの隣接する−CH−は−O−により置き換えられることができず、およびここで1個のH原子または複数のH原子はOR14、N(R14)(R15)またはR16により置き換えられていてもよい、を示し、または芳香族のまたは複素環式芳香族の炭化水素、ここで1個のH原子または複数のH原子はOR14、N(R14)(R15)またはR16により置き換えられていてもよい、を示し、
あるいは
ここで1個または2個以上の−CH−基は、−O−、−CO−または−NR14−により置き換えられていてもよい、あるいはアセトフェニル、イソプロピルまたは3−ヘプチルラジカルであることができ、
14はそれぞれの出現において、互いに独立して、1〜10個のC原子を有する直鎖のまたは分枝のアルキルまたはアシル基、好ましくはn−アルキル、あるいは6〜12個のC原子を有する芳香族の炭化水素またはカルボキシルラジカルを示し、好ましくは但し、N(R14)(R15)の場合、少なくとも1つのアシルラジカルが存在し、
15はそれぞれの出現において、互いに独立して、1〜10個のC原子を有する直鎖のまたは分枝のアルキルまたはアシル基、好ましくはn−アルキル、あるいは6〜12個のC原子を有する芳香族の炭化水素またはカルボキシルラジカルを示し、但し、N(R14)(R15)の場合、少なくとも1つのアシルラジカルが存在し、
16はそれぞれの出現において、互いに独立して、1〜10個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキルラジカル、ここで1つの−CH−基または複数の−CH−基は−O−または−C(=O)−により置き換えられていてもよいが、2つの隣接する−CH−基は−O−により置き換えらることができない、を示し、
但し、
n=1、R11=Oかつ
−[Z11−]−[Z12− = −O−、−(CO)−O−、−O−(CO)−、−O−(CO)−O−、−NR14−または−R14−(CO)−の場合は、

1〜10個のC原子を有する直鎖のまたは分枝のアルキル、ならびにシクロアルキル、シクロアルキルアルキルまたはアルキルシクロアルキル、ここで全てのこれらの基における1個または2個以上の−CH−基は分子における2つのO原子が互いに直接的に結合しないように−O−により置き換えられていてもよい
を示さず、
n=2かつR11=Oの場合は、

で表される化合物は式Iから除外され、および
n=2およびR11=O−R13の場合は、
13はn−C1〜9−アルキルを示さない、
および
b) 式III−Oで表される1種または2種以上の化合物
式中
31は、1〜7個のC原子を有する非置換のアルキルラジカル、好ましくはn−アルキルラジカル、特に好ましくは2〜5個のC原子を有するn−アルキルラジカルを示し、
32は、1〜7個のC原子を有する、好ましくは2〜5個のC原子を有する非置換のアルキルラジカル、1〜6個のC原子を有する、好ましくは1、2、3または4個のC原子を有する非置換のアルコキシラジカル、あるいは2〜6個のC原子、好ましくは2、3または4個のC原子を有する非置換のアルケニルオキシラジカルを示し、および
lは、1または2を示す
および
c) 任意に、好ましくは必須で、式IIで表される1種または2種以上の化合物
式中
21は、1〜7個のC原子を有する非置換のアルキルラジカルまたは2〜7個のC原子を有する非置換のアルケニルラジカル、好ましくはn−アルキルラジカル、特に好ましくは3、4または5個のC原子を有するn−アルキルラジカルを示し、および
22は、2〜7個のC原子を有する、より好ましくは2、3または4個のC原子を有する非置換のアルケニルラジカル、より好ましくはビニルラジカルまたは1−プロペニルラジカルおよび特にビニルラジカルを示す
および
d) 任意に、好ましくは必須で、式III−1〜III−4の群から選択される、好ましくは式III−3で表される1種または2種以上の化合物
式中
31は、1〜7個のC原子を有する非置換のアルキルラジカル、好ましくはn−アルキルラジカル、特に好ましくは2〜5個のC原子を有するn−アルキルラジカルを示し、
32は、1〜7個のC原子を有する、好ましくは2〜5個のC原子を有する非置換のアルキルラジカル、1〜6個のC原子を有する、好ましくは2、3または4個のC原子を有する非置換のアルコキシラジカル、あるいは2〜6個のC原子を有する、好ましくは2、3または4個のC原子を有する非置換のアルケニルオキシラジカルを示し、および
m、nおよびoはそれぞれ、互いに独立して、0または1を示す。
以下の態様が好ましい:
−CH−(CH−)−[CH−(CH−)−CH−または>CH−[CH−CH<、(ここでp∈{0、1、2、3、4、5〜18}およびq∈{0、1、2、3〜16})を示す、あるいは
が、>CH−[CH−CH−(ここでp∈{0、1、2、3、4、5〜18})を示す、あるいは
が、−CH−[CH−CH−(ここでp∈{0、1、2、3、4、5〜18})、プロパン−1,2−ジイル、ブタン−1,2−ジイル、エタン−1,2−ジイル、
を示す。
本願において、元素は全て、それらの夫々の同位体を含む。特に、化合物における1個または2個以上のHは、Dにより置き換えられていてもよく、およびこれはまた、いくつかの態様において特に好ましい。対応する化合物の相応して高度な重水素化により、例えば、化合物の検出および認識が可能となる。これはいくつかの場合において、特に式Iで表される化合物の場合において、極めて役立つ。
本願において、
アルキルは、特に好ましくは直鎖のアルキル、特に、CH−、C−、n−C−、n−C−またはn−C11−を示し、および
アルケニルは、特に好ましくはCH=CH−、E−CH−CH=CH−、CH=CH−CH−CH−、E−CH−CH=CH−CH−CH−またはE−(n−C)−CH=CH−を示す。
本願による液晶媒体は好ましくは、合計で1ppm〜1000ppm、好ましくは1ppm〜500ppm、なおより好ましくは1〜250ppm、好ましくは〜200ppmおよび極めて特に好ましくは1ppm〜100ppmの式Iで表される化合物を含む。
本発明による媒体における式Iで表される化合物の濃度は、好ましくは90ppm以下、特に好ましくは50ppm以下である。本発明による媒体における式Iで表される化合物の濃度は、極めて特に好ましくは10ppm以上〜80ppm以下である。
本発明の好ましい態様において、式Iで表される化合物において、
を示す、あるいは
を示す、あるいは
は、−(CH−)、−(CH−)、−(CH−)、−(CH−)、プロパン−1,2−ジイル、ブタン−1,2−ジイル、エタン−1,2−ジイル、
を示し、および/または
−[Z11−]−[Z12−]はそれぞれの出現において、互いに独立して、−O−、−(C=O)−O−または−O−(C=O)−、−(N−R14)−または単結合、好ましくは−O−または−(C=O)−O−または−O−(C=O)−を示し、および/または
11は、−O、OHまたはO−R13を示し、好ましくは:
−O、−O−CH(−CH、−O−CH(−CH)(−CH−CH、−O−CH(−C)(−CH−CH
を示し、および/または
12は、もし存在するならば、アルキルまたはアルコキシを示し、および/または
13は、イソプロピル、3−ヘプチル、アセトフェニルまたはシクロヘキシルを示す。
本発明の好ましい態様において、式Iで表される化合物おける基
はそれぞれの出現において、互いに独立して、
好ましくは
を示す。
本発明の特に好ましい態様において、式Iで表される化合物に存在する全ての基
は、同じ意味を有する。
これらの化合物は、液晶混合物における安定剤として大いに好適である。特に、これらはUV曝露に対する混合物のVHRを安定化する。
本発明の好ましい態様において、本発明による媒体はそれぞれの場合において、式I−1〜I−9で表される化合物の群から選択される、好ましくは式I−1〜I−4で表される化合物の群から選択される、式Iで表される1種または2種以上の化合物を含む
式中、パラメーターは式Iのもとに上で示される意味を有し、および
tは、1〜12の整数を示し、
17は、1〜12個のC原子を有する直鎖のまたは分枝のアルキル鎖、ここで1つの−CH−基または複数の−CH−基は−O−または−(C=O)O−により置き換えられていてもよいが、2つの隣接する−CH−基は−O−により置き換えられることができない、を示す、または芳香族のまたは複素環式芳香族の炭化水素、ここで1つのH原子または複数のH原子はOR14、N(R14)(R15)またはR16により置き換えられていてもよい、を示す。
本発明のなおより好ましい態様において、本発明による媒体はそれぞれの場合において、式I−1a−1〜I−8a−1で表される以下の化合物の群から選択される式Iで表される1種または2種以上の化合物を含む:
本発明のなおより好ましい態様において、本発明による媒体はそれぞれの場合において、式I−2a−1およびI−2a−2で表される以下の化合物の群から選択される式Iで表される1種または2種以上の化合物を含む:
代替の、本発明の好ましい態様において、本発明による媒体はそれぞれの場合において、式I−1b−1およびI−1b−2で表される以下の化合物の群から選択される式Iで表される1種または2種以上の化合物を含む:
代替の、本発明の好ましい態様において、本発明による媒体はそれぞれの場合において、式I−1c−1およびI−1c−2で表される以下の化合物の群から選択される式Iで表される1種または2種以上の化合物を含む:
さらなる代替の、本発明の好ましい態様において、本発明による媒体はそれぞれの場合において、式I−1d−1〜I−1d−4で表される以下の化合物の群から選択される式Iで表される1種または2種以上の化合物を含む:
さらなる代替の、本発明の好ましい態様において、本発明による媒体はそれぞれの場合において、式I−3d−1〜I−3d−8で表される以下の化合物の群から選択される式Iで表される1種または2種以上の化合物を含む:
さらなる代替の、本発明の好ましい態様において、本発明による媒体はそれぞれの場合において、式I−4d−1およびI−4d−2で表される以下の化合物の群から選択される式Iで表される1種または2種以上の化合物を含む:
さらなる代替の、本発明の好ましい態様において、本発明による媒体はそれぞれの場合において、式I−1e−1およびI−1e−2で表される以下の化合物の群から選択される式Iで表される1種または2種以上の化合物を含む:
さらなる代替の、本発明の好ましい態様において、本発明による媒体はそれぞれの場合において、式I−5e−1〜I−8e−1で表される以下の化合物の群から選択される式Iで表される1種または2種以上の化合物を含む:
式Iまたはその好ましい従属式で表される化合物に加えて、本発明による媒体は好ましくは、式IIで表される1種または2種以上の誘電的にニュートラルな化合物を5%以上〜90%以下の、好ましくは10%以上〜80%以下の、特に好ましくは20%以上〜70%以下の範囲の合計濃度で含む。
本発明による媒体は好ましくは、式III−1〜III−4の群から選択される1種または2種以上の化合物を、10%以上〜80%以下、好ましくは15%以上〜70%以下、特に好ましくは20%以上〜60%以下の範囲の合計濃度で含む。
本発明による媒体は好ましくは、
式III−Oで表される1種または2種類の化合物を5%以上〜40%以下、好ましくは10%以上〜30%以下の範囲の合計濃度で、および/または
式III−1で表される1種または2種類の化合物を5%以上〜30%以下の範囲の合計濃度で、および/または
式III−2で表される1種または2種類の化合物を3%以上〜30%以下の範囲の合計濃度で、および/または
式III−3で表される1種または2種類の化合物を5%以上〜30%以下の範囲の合計濃度で、および/または
式III−4で表される1種または2種類の化合物を1%以上〜30%以下の範囲の合計濃度で
含む。
式IIで表される好ましい化合物は、式II−1およびII−2で表される化合物の群から選択される、好ましくは式II−1で表される化合物である、
式中、
alkylは、1〜7個のC原子を有する、好ましくは2〜5個のC原子を有するアルキルラジカルを示し、
alkenylは、2〜5個のC原子を有する、好ましくは2〜4個のC原子、特に好ましくは2個のC原子を有するアルケニルラジカルを示し、
alkenyl’は、2〜5個のC原子を有する、好ましくは2〜4個のC原子を有する、特に好ましくは2〜3個のC原子を有するアルケニルラジカルを示す。
本発明による媒体は好ましくは、式III−O−1およびIII−O−2で表される化合物の群から選択される式III−Oで表される1種または2種以上の化合物を、好ましくは式III−O−1およびIII−O−2で表される化合物のそれぞれの1種または2種以上を含有する。
式中、パラメーターは式III−Oの場合において与えられる意味を有し、および好ましくは
31は、2〜5個のC原子を有する、好ましくは3〜5個のC原子を有するアルキルラジカルを示し、および
32は、2〜5個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシラジカル、好ましくは1個のC原子を有するまたは2〜4個のC原子を有するアルコキシラジカル、または2〜4個のC原子を有するアルケニルオキシラジカルを示す。
本発明の好ましい態様において、媒体は、好ましくは、式III−1で表される1種または2種以上の化合物、好ましくは式III−1−1およびIII−1−2で表される化合物の群から選択された1種または2種以上の化合物を含む。
式中、パラメーターは、式III−1について上に示した意味を有し、および好ましくは
31は、2〜5個のC原子を有する、好ましくは3〜5個のC原子を有するアルキルラジカルを示し、および
32は、2〜5個のC原子を有するアルキルもしくはアルコキシラジカル、好ましくは2〜4個のC原子を有するアルコキシラジカル、または2〜4個のC原子を有するアルケニルオキシラジカルを示す。
本発明の媒体は、好ましくは、式III−2で表される1種または2種以上の化合物、好ましくは式III−2−1およびIII−2−2で表される化合物の群から選択された1種または2種以上の化合物を含む。
式中、パラメーターは、式III−2について上に示した意味を有し、および好ましくは
31は、2〜5個のC原子を有する、好ましくは3〜5個のC原子を有するアルキルラジカルを示し、および
32は、2〜5個のC原子を有するアルキルもしくはアルコキシラジカル、好ましくは2〜4個のC原子を有するアルコキシラジカル、または2〜4個のC原子を有するアルケニルオキシラジカルを示す。
本発明の特に好ましい態様において、媒体は、式III−3で表される1種または2種以上の化合物、好ましくは式III−3−1およびIII−3−2で表される化合物の群から選択される、極めて特に好ましくは式III−3−2で表される1種または2種以上の化合物を含む。
式中、パラメーターは、式III−3について上に示した意味を有し、および好ましくは
31は、2〜5個のC原子を有する、好ましくは3〜5個のC原子を有するアルキルラジカルを示し、および
32は、2〜5個のC原子を有するアルキルもしくはアルコキシラジカル、好ましくは2〜4個のC原子を有するアルコキシラジカル、または2〜4個のC原子を有するアルケニルオキシラジカルを示す。
好ましい態様において、本発明による媒体は、式II−1およびII−2で表される化合物の群から選択される式IIで表される1種または2種以上の化合物を含む。
異なる好ましい態様において、本発明による媒体は、式IIで表される化合物を含まない。
さらに好ましい態様において、媒体は式IVで表される1種または2種以上の化合物を含む
式中
41は、1〜7個のC原子を有する、好ましくは2〜5個のC原子を有するアルキルを示し、および
42は、1〜7個のC原子を有するアルキルまたは1〜6個の原子を有するアルコキシ、ともに好ましくは2〜5個のC原子を有する、を示す。
さらに好ましい態様において、媒体は式Vで表される1種または2種以上の化合物を含む
式中
51およびR52は、互いに独立して、R21に対して与えられる意味の一つを有し、および好ましくは1〜7個のC原子を有するアルキル、好ましくはn−アルキル、特に好ましくは1〜5個のC原子を有するn−アルキル、1〜7個のC原子を有するアルコキシ、好ましくはn−アルコキシ、特に好ましくは2〜5個のC原子を有するn−アルコキシ、2〜7個のC原子を有する、好ましくは2〜4個のC原子を有するアルコキシアルキル、アルケニルまたはアルケニルオキシ、好ましくはアルケニルオキシを示し、
好ましくは、
を示し、
好ましくは、
を示し、
および、もし存在するなら、
を示し、
51〜Z53はそれぞれ、互いに独立して、−CH−CH−、−CH−O−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−または単結合、好ましくは−CH−CH−、−CH−O−または単結合、および特に好ましくは単結合を示し、
pおよびqはそれぞれ、互いに独立して、0または1を示し、
(p+q)は好ましくは、0または1を示す。
本発明による媒体は好ましくは、以下の化合物を示される合計濃度で含む:
10〜60重量%の式III−OおよびIII−1〜III−4で表される化合物の群から選択される1種または2種以上の化合物、および/または
30〜80重量%の式IVおよび/またはVで表される1種または2種以上の化合物、
ここで、媒体における全ての化合物の総含有量は100%である。
特に好ましい態様において、本発明による媒体は式OH−1〜OH−6で表される化合物の群から選択される1種または2種以上の化合物を含む、
これらの化合物は、媒体の熱安定化に対し大いに好適である。
本発明による媒体が、特に、式中R11が、または少なくとも1つのR11が、Oを示す式Iで表される1種または2種以上の化合物を含む、本発明のもう1つの好ましい態様において、特に式OH−1〜OH−6で表される化合物の群から選択される、フェノール化合物を含まない場合もまた、これらの媒体はまた適切な安定性を有することができる。
本発明のさらに好ましい態様において、本発明による媒体は、少なくともそれぞれの場合において、式中式Iで表される1つの化合物の基R11が式Iで表される他の化合物においてとは異なる意味を有する、式Iで表される1種または2種以上の化合物を含む。
本発明はまた、本発明による液晶媒体を含有する、電気光学ディスプレイまたは電気光学コンポーネントに関する。好ましいのは、VAまたはECB効果に基づく電気光学ディスプレイおよび特にアクティブマトリックスアドレッシングデバイスによりアドレスされるものである。
従って、本発明は同様に、本発明による液晶媒体の電気光学ディスプレイにおけるまたは電気光学コンポーネントにおける使用に、および式Iで表される1種または2種以上の化合物を、式IIで表される1種または2種以上の化合物と、好ましくは従属式II−1で表される1種または2種以上の化合物と、および、好ましくは式III−1〜III−4およびIVおよび/またはVで表される化合物の群から選択される、1種または2種以上のさらなる化合物と混合することを特徴とする、本発明による液晶媒体の製造方法に関する。
加えて、本発明は、式III−Oで表される1種または2種以上の化合物、任意に式IIで表される1種または2種以上の化合物および/または式III−1〜III−4で表される化合物の群から選択される1種または2種以上の化合物を含む液晶媒体の安定化方法であって、式Iで表される1種または2種以上の化合物が該媒体に添加されることを特徴とする前記方法に関する。
さらに好ましい態様において、媒体は式IV−1およびIV−2で表される化合物の群から選択される、式IVで表される1種または2種以上の化合物を含有する、
式中
alkylおよびalkyl'は、互いに独立して、1〜7個のC原子を有する、好ましくは2〜5個のC原子を有するアルキルを示し、
alkoxyは、1〜5個のC原子を有する、好ましくは2〜4個のC原子を有するアルコキシを示す。
さらなる好ましい態様において、媒体は、式V−1〜V−7で表される化合物の群から選択される、好ましくは式V−1〜V−5で表される化合物の群から選択される式Vで表される1種または2種以上の化合物を含む。
式中、パラメーターは、式Vの下で上に示した意味を有し、ならびに
は、HまたはFを示し、および好ましくは
51は、1〜7個のC原子を有するアルキルまたは2〜7個のC原子を有するアルケニルを示し、および
52は、1〜7個のC原子を有するアルキル、2〜7個のC原子を有するアルケニルまたは1〜6個のC原子を有するアルコキシ、好ましくはアルキルまたはアルケニル、特に好ましくはアルケニルを示す。
さらなる好ましい態様において、媒体は、式V−1aおよびV−1b、好ましくは式V−1bで表される化合物の群から選択された、式V−1で表される1種または2種以上の化合物を含む。
式中、
alkylおよびalkyl’は、互いに独立して、1〜7個のC原子を有する、好ましくは2〜5個のC原子を有するアルキルを示し、
alkoxyは、1〜5個のC原子を有する、好ましくは2〜4個のC原子を有するアルコキシを示す。
さらなる好ましい態様において、媒体は、式V−3aおよびV−3bで表される化合物の群から選択された、式V−3で表される1種または2種以上の化合物を含む。
式中、
alkylおよびalkyl’は、互いに独立して1〜7個のC原子を有する、好ましくは2〜5個のC原子を有するアルキルを示し、および
alkenylは、2〜7個のC原子を有する、好ましくは2〜5個のC原子を有するアルケニルを示す。
さらなる好ましい態様において、媒体は、式V−4aおよびV−4bで表される化合物の群から選択された、式V−4で表される1種または2種以上の化合物を含む。
式中、
alkylおよびalkyl’は、互いに独立して1〜7個のC原子を有する、好ましくは2〜5個のC原子を有するアルキルを示す。
さらに好ましい態様において、媒体は式VI−1〜VI−3で表される化合物の群から選択される1種または2種以上の化合物を含む、
式中、パラメータは式Vのもので上で与えられる意味を有し、および
は、HまたはFを示し、および好ましくは、
51は、1〜7個のC原子を有するアルキルまたは2〜7個のC原子を有するアルケニルを示し、および
52は、1〜7個のC原子を有するアルキル、2〜7個のC原子を有するアルケニルまたは1〜6個のC原子を有するアルコキシ、好ましくはアルキルまたはアルケニル、特に好ましくはアルケニルを示す。
さらなる好ましい態様において、媒体は、式III−4で表される、好ましくは式III−4−aで表される1種または2種以上の化合物を含む、
式中、
alkylおよびalkyl’は、互いに独立して1〜7個のC原子を有する、好ましくは2〜5個のC原子を有するアルキルを示す。
本発明の液晶媒体は、1種または2種以上のキラルな化合物を含んでもよい。
本発明の特に好ましい態様は、以下の条件の1つまたは2つ以上を満たし、
ここで頭字語(略語)を表A〜Cにおいて説明し、例によって表D中に例示する。
i. 液晶媒体は、0.060以上、特に好ましくは0.070以上の複屈折を有する。
ii. 液晶媒体は、0.130以下、特に好ましくは0.120以下の複屈折を有する。
iii. 液晶媒体は、0.090以上〜0.120以下の範囲内の複屈折を有する。
iv. 液晶媒体は、2.0以上、特に好ましくは3.0以上の値を有する負の誘電異方性を有する。
v. 液晶媒体は、5.5以下、特に好ましくは4.0以下の値を有する負の誘電異方性を有する。
vi. 液晶媒体は、2.5以上〜3.8以下の範囲内の値を有する負の誘電異方性を有する。
vii. 液晶媒体は、以下に示す従属式から選択された式IIで表される1種または2種以上の特に好ましい化合物を含む:
式中、alkylは、上に示した意味を有し、好ましくは各場合において互いに独立して1〜6個、好ましくは2〜5個のC原子を有するアルキルおよび特に好ましくはn−アルキルを示す。
viii. 式IIで表される化合物の混合物全体中での合計濃度は、25%以上、好ましくは30%以上であり、好ましくは25%以上〜49%以下の範囲内、特に好ましくは29%以上〜47%以下の範囲内、および極めて特に好ましくは37%以上〜44%以下の範囲内にある。
ix. 液晶媒体は、以下の式で表される化合物の群から選択された式IIで表される1種または2種以上の化合物を含む:好ましくは50%以下、特に好ましくは42%まで以下の濃度でのCC−n−Vおよび/またはCC−n−Vm、特に好ましくはCC−3−V、および任意にさらに、好ましくは15%以下までのCC−3−V1、および/または好ましくは20%以下までの濃度での、特に好ましくは10%以下までの濃度でのCC−4−V。
x. 式CC−3−Vで表される化合物の混合物全体中での合計濃度は、20%以上、好ましくは25%以上である。
xi. 式III−1〜III−4で表される化合物の混合物全体中での比率は、50%以上および好ましくは75%以下である。
xii. 液晶媒体は、本質的に式I、II、III−1〜III−4、IVおよびVで表される化合物、好ましくは式I、IIおよびIII−1〜III−4で表される化合物からなる。
xiii. 液晶媒体は、式IVで表される1種または2種以上の化合物を、好ましくは5%以上、特に10%以上、および極めて特に好ましくは15%以上〜40%以下の合計濃度で含む。
本発明はさらに、VAまたはECB効果に基づくアクティブマトリックスアドレッシングを有する電気光学ディスプレイであって、誘電体として本発明の液晶媒体を含むことを特徴とする、前記電気光学ディスプレイに関する。
液晶混合物は、好ましくは少なくとも80度の幅を有するネマチック相範囲および20℃で多くとも30mm・s−1の流動粘度ν20を有する。
本発明の液晶混合物は、−0.5〜−8.0、特に−1.5〜−6.0および極めて特に好ましくは−2.0〜−5.0のΔεを有し、ここでΔεは、誘電異方性を示す。
回転粘度γは、好ましくは120mPa・s以下、特に100mPa・s以下である。
本発明の混合物は、すべてのVA−TFT用途、例えばVAN、MVA、(S)−PVAおよびASVに適している。それらはさらに、負のΔεを有するIPS(面内切換)、FFS(フリンジ領域切換)およびPALC用途に適している。
本発明のディスプレイにおけるネマチック液晶混合物は、一般的に2種の構成成分AおよびBを含み、それら自体は、1種または2種以上の個々の化合物からなる。
本発明の液晶媒体は、好ましくは4〜15種、特に5〜12種および特に好ましくは10種以下の化合物を含む。これらは、好ましくは式I、IIおよびIII−1〜III−4および/またはIVおよび/またはVで表される化合物の群から選択される。
本発明の液晶媒体は、任意にまた18種より多い化合物を含んでもよい。この場合において、それらは、好ましくは18〜25種の化合物を含む。
式I〜Vで表される化合物に加えて、他の構成要素がまた、例えば混合物全体の45%まで、しかし好ましくは35%まで、特に10%までの量において存在してもよい。
本発明の媒体は、任意にまた誘電的に正の構成成分を含んでいてもよく、その合計濃度は、好ましくは全媒体を基準として10%以下である。
好ましい態様において、本発明の液晶媒体は合計で、混合物全体を基準として以下のものを含む、
10ppm以上〜1000ppm以下、好ましくは50ppm以上〜500ppm以下、特に好ましくは100ppm以上〜400ppm以下および極めて特に好ましくは150ppm以上〜300ppm以下の式Iで表される化合物、
20%以上〜60%以下、好ましくは25%以上〜50%以下、特に好ましくは30%以上〜45%以下の式IIで表される化合物、ならびに
50%以上〜70%以下の式III−1〜III−4で表される化合物。
好ましい態様において、本発明の液晶媒体は、式I、II、III−1〜III−4、IVおよびVで表される化合物の群から選択された、好ましくは式I、IIおよびIII−1〜III−4で表される化合物の群から選択された化合物を含む;それらは、好ましくは前記式で表される化合物から主になり、特に好ましくは本質的にそれからなり、極めて特に好ましくは事実上完全にそれからなる。
本発明の液晶媒体は、好ましくは、各場合において少なくとも−20℃以下から70℃以上までの、特に好ましくは−30℃以下から80℃以上までの、極めて特に好ましくは−40℃以下から85℃以上までの、および最も好ましくは−40℃以下から90℃以上までのネマチック相を有する。
表現「ネマチック相を有する」は、本明細書中で、一方で、スメクチック相および結晶が低温で対応する温度で観察されず、他方で透明化がネマチック相から加熱した際に生じないことを意味する。低温での調査を、流動粘度計中で対応する温度で行い、電気光学的適用に対応するセルの厚さを有する試験セル中での貯蔵によって少なくとも100時間チェックする。対応する試験セル中での−20℃の温度での貯蔵安定性が1000h以上である場合には、媒体を、この温度で安定であると見なす。−30℃および−40℃の温度で、対応する時間は、それぞれ500hおよび250hである。高温で、透明点を、毛細管中で慣用の方法によって測定する。
好ましい態様において、本発明の液晶媒体は、中程度ないし低い範囲内の光学異方性値によって特徴づけられる。複屈折値は、好ましくは0.065以上〜0.130以下の範囲内に、特に好ましくは0.080以上〜0.120以下の範囲内に、および極めて特に好ましくは0.085以上〜0.110以下の範囲内にある。
この態様において、本発明の液晶媒体は、負の誘電異方性ならびに好ましくは2.7以上〜5.3以下、好ましくは〜4.5以下、好ましくは2.9以上〜4.5以下、特に好ましくは3.0以上〜4.0以下、および極めて特に好ましくは3.5以上〜3.9以下の範囲内にある誘電異方性の比較的高い絶対値(|Δε|)を有する。
本発明の液晶媒体は、1.7V以上〜2.5V以下、好ましくは1.8V以上〜2.4V以下、特に好ましくは1.9Vま以上〜2.3V以下、および極めて特に好ましくは1.95V以上〜2.1V以下の範囲内のしきい値電圧(V)についての比較的低い値を有する。
さらなる好ましい態様において、本発明の液晶媒体は、好ましくは5.0以上〜7.0以下、好ましくは5.5以上〜6.5以下、尚より好ましくは5.7以上〜6.4以下、特に好ましくは5.8以上〜6.2以下、および極めて特に好ましくは5.9以上〜6.1以下の範囲内にある平均誘電異方性(εav.+2ε)/3)の比較的低い値を好ましくは有する。
さらに、本発明の液晶媒体は、液晶セルにおけるVHRについての高い値を有する。
20℃でセル中に新鮮に満たしたセルにおいて、これらは、95%より大きいかまたはそれに等しく、好ましくは97%より大きいかまたはそれに等しく、特に好ましくは98%より大きいかまたはそれに等しく、および極めて特に好ましくは99%より大きいかまたはそれに等しく、オーブン中で100℃でセル中で5分後、これらは、90%より大きいかまたはそれに等しく、好ましくは93%より大きいかまたはそれに等しく、特に好ましくは96%より大きいかまたはそれに等しく、および極めて特に好ましくは98%より大きいかまたはそれに等しい。
一般的に、低いアドレス電圧またはしきい値電圧を有する液晶媒体は、ここでより高いアドレス電圧またはしきい値電圧を有するものよりも低いVHRを有し、逆もまた同様である。
個々の物理的特性についてのこれらの好ましい値は、好ましくはまた各場合において本発明の媒体によって互いと組み合わせて維持される。
本出願において、また「化合物(単数または複数)」として記載した用語「化合物」は、他に明確に示さない限り、1種の、およびまた複数種の化合物の両方を意味する。
他に示さない限り、個々の化合物を、一般的に、混合物中で、各場合において1%以上〜30%以下、好ましくは2%以上〜30%以下、および特に好ましくは3%以上〜16%以下の濃度において使用する。
好ましい態様において、本発明の液晶媒体は、以下のものを含む。
式Iで表される化合物、
好ましくは式CC−n−VおよびCC−n−Vm、好ましくはCC−3−V、CC−3−V1、CC−4−VおよびCC−5−Vで表される化合物の群から選択された、特に好ましくは化合物CC−3−V、CC−3−V1およびCC−4−V、極めて特に好ましくは化合物CC−3−V、ならびに任意にさらに化合物(単数または複数)CC−4−Vおよび/またはCC−3−V1の群から選択された、式IIで表される1種または2種以上の化合物、
式CY−3−O2、CY−3−O4、CY−5−O2およびCY−5−O4で表される化合物の群から選択された、式III−1−1で表される、好ましくは式CY−n−Omで表される1種または2種以上の化合物、
好ましくは式CCY−n−mおよびCCY−n−Omで表される、好ましくは式CCY−n−Omで表される化合物の群から選択された、好ましくは式CCY−3−O2、CCY−2−O2、CCY−3−O1、CCY−3−O3、CCY−4−O2、CCY−3−O2およびCCY−5−O2で表される化合物の群から選択された、式III−1−2で表される1種または2種以上の化合物、
任意に、好ましくは必須で、好ましくは式CLY−2−O4、CLY−3−O2、CLY−3−O3で表される化合物の群から選択された、式III−2−2で表される、好ましくは式CLY−n−Omで表される1種または2種以上の化合物、
好ましくは式CPY−2−O2およびCPY−3−O2、CPY−4−O2およびCPY−5−O2で表される化合物の群から選択された、式III−3−2で表される、好ましくは式CPY−n−Omで表される1種または2種以上の化合物、
好ましくは式PYP−2−3およびPYP−2−4で表される化合物の群から選択された、式III−4で表される、好ましくは式PYP−n−mで表される1種または2種以上の化合物。
本発明について、以下の定義が、個々の場合において他に示さない限り、組成物の構成要素の詳述に関して該当する:
− 「含む」:問題の構成要素の組成物中の濃度は、好ましくは5%以上、特に好ましくは10%以上、極めて特に好ましくは20%以上である、
− 「主に〜からなる」:問題の構成要素の組成物中の濃度は、好ましくは50%以上、特に好ましくは55%以上および極めて特に好ましくは60%以上である、
− 「本質的に〜からなる」:問題の構成要素の組成物中の濃度は、好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上および極めて特に好ましくは95%以上である、ならびに
− 「事実上完全に〜からなる」:問題の構成要素の組成物中の濃度は、好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上および極めて特に好ましくは100.0%である。
これは、構成成分および化合物であり得るそれらの構成要素を有する組成物としての媒体、およびまたそれらの構成要素、化合物を有する構成成分の両方に該当する。個々の化合物の媒体全体に相対する濃度に関してのみ、含むの用語は、以下のことを意味する:問題の化合物の濃度は、好ましくは1%以上、特に好ましくは2%以上、極めて特に好ましくは4%以上である。
本発明について、「≦」は、より小さいかまたは等しい、好ましくはより小さいを意味し、「≧」は、より大きいかまたは等しい、好ましくはより大きいを意味する。
本発明について、
は、トランス−1,4−シクロヘキシレンを示し、ならびに
は、1,4−フェニレンを示す。
本発明について、表現「誘電的に正の化合物」は、>1.5のΔεを有する化合物を意味し、表現「誘電的に中性の化合物」は、−1.5≦Δε≦1.5であるものを意味し、表現「誘電的に負の化合物」は、Δε<−1.5であるものを意味する。化合物の誘電異方性を、ここで、10%の化合物を液晶ホストに溶解し、得られた混合物のキャパシタンスを各場合において20μmのセル厚さを有し、ホメオトロピック、および均一な表面配向を有する少なくとも1つの試験セル中で、1kHzで決定することにより決定する。測定電圧は、典型的に0.5V〜1.0Vであるが、調査したそれぞれの液晶混合物の容量性しきい値よりも常に低い。
誘電的に正の、および誘電的に中性の化合物のために使用したホスト混合物は、ZLI−4792であり、誘電的に負の化合物のために使用したものは、ZLI 2857であり、共にMerck KGaA、ドイツ国からである。調査するべきそれぞれの化合物についての値を、調査するべき化合物の添加の後のホスト混合物の絶縁定数の変化および使用した化合物の100%への外挿から得る。調査するべき化合物を、ホスト混合物に10%の量において溶解する。当該物質の可溶性がこの目的のために過度に低い場合には、濃度を、調査を所望の温度で行うことができるまで段階的に半減させる。
本発明の液晶媒体は、所要に応じて、またさらなる添加剤、例えば安定剤および/または多色性染料および/またはキラルなドーパントを通常の量において含んでいてもよい。使用するこれらの添加剤の量は、好ましくは、全体の混合物の量を基準として合計で0%以上〜10%以下、特に好ましくは0.1%以上〜6%以下である。使用する個々の化合物の濃度は、好ましくは0.1%以上〜3%以下である。これらのおよび同様の添加剤の濃度は、液晶化合物の液晶媒体中での濃度および濃度範囲を特定する場合には、一般的に考慮しない。
好ましい態様において、本発明の液晶媒体は、1種または2種以上の反応性化合物、好ましくは反応性メソゲン、ならびに所要に応じてまたさらなる添加剤、例えば重合開始剤および/または重合減速材を通常の量において含むポリマー前駆体を含む。使用するこれらの添加剤の量は、好ましくは、全体の混合物の量を基準として合計で0%以上〜10%以下、好ましくは0.1%以上〜2%以下である。これらのおよび同様の添加剤の濃度は、液晶化合物の液晶媒体中での濃度および濃度範囲を特定する場合には考慮しない。
組成物は、複数種の化合物、好ましくは3種または4種以上〜30種または29種以下、特に好ましくは6種または7種以上〜20種または19種以下および極めて特に好ましくは10種または11種以上〜16種または15種以下の化合物からなり、それを慣用の方式で混合する。一般的に、少ない方の量において使用する所望の量の構成成分を、混合物の主要な構成要素を構成する構成成分に溶解する。これを、有利には高い温度で行う。選択した温度が主要な構成要素の透明点よりも高い場合には、溶解操作の完了は、観察するのが特に容易である。しかしながら、液晶混合物を、他の慣用の方法で、例えばプレミックスを使用して、またはいわゆる「マルチボトル(multibottle)系」から調製することもまた、可能である。
本発明の混合物は、65℃以上の透明点を有する極めて広いネマチック相範囲、容量性しきい値についての極めて好ましい値、保持比についての比較的高い値ならびに同時に−30℃および−40℃における極めて良好な低温安定性を示す。さらに、本発明の混合物は、低い回転粘度γによって識別される。
当業者には、VA、IPS、FFSまたはPALCディスプレイにおいて使用するための本発明の媒体はまた、例えばH、N、O、Cl、Fが対応する同位体によって置き換えられている化合物を含んでいてもよいことは、言うまでもない。
本発明の液晶ディスプレイの構造は、例えばEP-A 0 240 379に記載されているように通常の配置に相当する。
本発明の液晶相を、好適な添加剤によって、それらを現在まで開示されているあらゆるタイプの、例えばECB、VAN、IPS、GHまたはASM−VA LCDディスプレイにおいて使用することができるように修正することができる。
以下の表Eは、本発明の混合物に加えることができる可能なドーパントを示す。混合物が1種または2種以上のドーパントを含む場合には、それ(ら)を、0.01〜4%、好ましくは0.1〜1.0%の量において使用する。
例えば本発明の混合物に好ましくは0.01〜6%、特に0.1〜3%の量において加えることができる安定剤を、以下の表F中に示す。
本発明の目的のために、すべての濃度を、他に明確に注記しない限り重量パーセントにおいて示し、他に明確に示さない限り対応する混合物または混合物構成成分に関する。
他に明確に示さない限り、本出願において示したすべての温度値、例えば融点T(C,N)、スメクチック(S)からネマチック(N)への相転移T(S,N)および透明点T(N,I)を、摂氏度(℃)において示し、すべての温度差を、相応して差異の度(°または度)において示す。
本発明のために、用語「しきい値電圧」は、他に明確に示さない限りFreedericksしきい値としても知られている容量性しきい値(V)に関する。
すべての物理的性質を、"Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals"、1997年11月の状況、Merck KgaA、ドイツ国に従って決定し、決定しており、20℃の温度について該当し、各場合において他に明確に示さない限り、Δnを589nmで決定し、Δεを1kHzで決定する。
電気光学的特性、例えばしきい値電圧(V)(容量性測定)を、切換挙動と同様に、Merck Japanで生産された試験セル中で決定する。測定セルは、ソーダ石灰ガラス基材を有し、互いに垂直にラビングしており、液晶のホメオトロピック配向をもたらすポリイミド配向層(希釈剤**26を有するSE−1211(混合比1:1)、共に日産化学、日本国から)を備えたECBまたはVA配置中に構築される。透明であり、事実上正方形のITO電極の表面積は、1cmである。
他に示さない限り、キラルなドーパントを、使用する液晶混合物に加えないが、後者はまた、このタイプのドーピングが必要である用途に特に適している。
VHRを、Merck JapanLtd.で生産された試験セル中で決定する。測定セルは、ソーダ石灰ガラス基材を有し、50nmの層の厚さを有し、互いに垂直にラビングしたポリイミド配向層(AL−3046、日本合成ゴム、日本国から)で構築する。層の厚さは、均一な6.0μmである。透明なITO電極の表面積は、1cmである。
VHRを、20℃で(VHR20)、および5分後に100℃のオーブン中で(VHR100)、Autronic Melchers、ドイツ国からの商業的に入手できる機器中で決定する。使用する電圧は、60Hzの周波数を有する。
VHR測定値の精度は、VHRのそれぞれの値に依存する。精度は、低下する値に伴って低下する。様々な大きさ範囲における値の場合において一般的に観察された偏差を、それらの指標において以下の表中にまとめる。
UV照射に対する安定性を、"Suntest CPS"、Heraeus、ドイツ国からの商業的機器において調査する。密封した試験セルを、追加的な加熱を伴わずに2.0時間照射する。300nm〜800nmの波長範囲における照射電力は、765W/mVである。310nmの端波長を有するUV「遮断」フィルターを使用して、いわゆる窓ガラスモードを模擬する。各々の一連の実験において、少なくとも4つの試験セルを、各条件について調査し、それぞれの結果を、対応する個々の測定の平均として示す。
通常例えばLCDバックライトによるUV照射による曝露によって生じた電圧保持比の低下(ΔVHR)を、以下の方程式(1)に従って決定する:
ΔVHR(t)=VHR(t)−VHR(t=0) (1)。
VHRに加えて、液晶混合物の伝導性を特徴づけすることができるさらなる特徴的な量は、イオン密度である。イオン密度の高い値によって、しばしばディスプレイ欠陥、例えば画像固着およびフリッカリングの発生がもたらされる。イオン密度を、好ましくはMerck Japan Ltdで生産された試験セル中で決定する。試験セルは、ソーダ石灰ガラスから作製した基板を有し、ポリイミド層の厚さが40nmであるポリイミド配向層(AL−3046、日本合成ゴム、日本国から)で設計されている。液晶混合物の層の厚さは、均一な5.8μmである。さらにガードリングを取り付けた円形の透明なITO電極の面積は、1cmである。測定法の精度は、約±15%ある。セルを、オーブン中で120℃で一晩乾燥し、その後関連性のある液晶混合物で充填する。
イオン密度を、TOYO、日本国からの商業的に入手できる機器を使用して測定する。測定法は、本質的に、M. Inoue, "Recent Measurement of Liquid Crystal Material Characteristics", Proceedings IDW 2006, LCT-7-1,647に記載されているようにサイクリック・ボルタンメトリーと同様である、測定法である。この方法において、印加した直接の電圧を、あらかじめ指定した三角形のプロフィールに従って正の極大値と負の極大値との間で変化させる。プロフィールを通じての完全な試行は、したがって1つの測定サイクルを形成する。印加した電圧が、電界中のイオンがそれぞれの電極に移動することができるのに十分に大きい場合には、イオン電流は、イオンの放電により生じる。
ここで移送される電荷の量は、典型的には数pC〜数nCの範囲内にある。これによって、高度に感受性の検出が必要になり、それは、前述の機器によって確実にされる。結果を、電流/電圧曲線中に示す。ここでのイオン電流は、液晶混合物のしきい値電圧より小さい電圧でのピークの発生から明らかである。ピーク面積の積分によって、調査した混合物のイオン密度についての値が得られる。4つの試験セルを、混合物あたり測定する。三角形電圧の繰り返し周波数は0.033Hzであり、測定温度は60℃であり、極大電圧は、関連性のある混合物の誘電異方性の規模に依存して±3V〜±10Vである。
回転粘度を、回転永久磁石方法を使用して決定し、流動粘度を、修正したUbbelohde粘度計において決定する。すべてMerck KGaA, Darmstadt、ドイツ国からの製品である液晶混合物ZLI−2293、ZLI−4792およびMLC−6608について、20℃で決定した回転粘度値は、それぞれ161mPa・s、133mPa・sおよび186mPa・sであり、流動粘度値(ν)は、それぞれ21mm・s−1、14mm・s−1および27mm・s−1である。
他に明確に示さない限り、以下の記号を使用する:
20℃でのしきい値電圧、容量性[V]、
20℃および589nmで測定した異常屈折率、
20℃および589nmで測定した通常屈折率、
Δn 20℃および589nmで測定した光学異方性、
ε 20℃および1kHzでのダイレクターに垂直な電気感受率、
ε 20℃および1kHzでのダイレクターに平行な電気感受率、
Δε 20℃および1kHzでの誘電異方性、
cl.p.またはT(N,I) 透明点[℃]、
ν 20℃で測定した流動粘度[mm・s−1]、
γ 20℃で測定した回転粘度[mPa・s]、
20℃での弾性定数、「スプレー」変形[pN]、
20℃での弾性定数、「ツイスト」変形[pN]、
20℃での弾性定数、「ベンド」変形[pN]、および
LTS 試験セル中で決定した相の低温安定性、
VHR 電圧保持比、
ΔVHR 電圧保持比の低下、
rel VHRの相対的安定性。
以下の例は、本発明を、それを限定せずに説明する。しかしながら、それらは、当業者に、好ましくは使用するべき化合物およびそのそれぞれの濃度ならびに互いとのその組み合わせについての好ましい混合物概念を示す。さらに、例は、アクセス可能な特性および特性の組み合わせを例示する。
本発明について、および以下の例において、液晶化合物の構造を頭字語によって示し、化学式への変換を以下の表A〜Cに従って行う。すべてのラジカルC2n+1、C2m+1およびC2l+1またはC2n、C2mおよびC2lは、各場合においてそれぞれn個、m個およびl個のC原子を有する直鎖状アルキルラジカルまたはアルキレンラジカルである。表Aは、化合物の核の環要素についてのコードを示し、表Bは、架橋単位を列挙し、表Cは、分子の左側および右側末端基についての記号の意味を列挙する。頭字語は、任意の結合基を有する環要素についてのコード、続いて第1のハイフンおよび左側末端基についてのコード、および第2のハイフンおよび右側末端基についてのコードから構成されている。表Dは、化合物の例示的な構造をそれらのそれぞれの略語と一緒に示す。
表A:環要素
表B:架橋単位
表C:末端基
式中nおよびmはそれぞれ整数であり、および3点ドット「...」は本表からの他の略号のためのプレースホルダーである。
式Iで表される化合物に加えて、本発明による混合物は好ましくは、以下に記述される化合物の1種または2種以上の化合物を含む。
以下の略号が用いられる:
(n、mおよびlは、互いに独立して、それぞれ整数、好ましくは1〜6である)
表D
表Eは、本発明による混合物において好ましく用いられるキラルドーパントを示す。
表E
本発明の好ましい態様において、本発明による媒体は表Eからの化合物の群から選択される1種または2種以上の化合物を含む。
表Fは、本発明による混合物において式Iで表される化合物に加えて好ましく用いることができる安定剤を示す。パラメーターnはここでは1〜12の範囲の整数を示す。特に、フェノール誘導体は、抗酸化剤として作用するため、追加の安定剤として用いることができる。
表F
本発明の好ましい態様において、本発明による媒体は表Fからの化合物の群から選択される1種または2種以上の化合物、特に2つの式
で表される化合物の群から選択される1種または2種以上の化合物を含む。

以下の例は本発明をいかようにも制限することなく説明する。しかし、物性は、いかなる特性を達成することができるかおよびいかなる範囲においてそれらを改変することができるかを、当業者に明らかにする。特に、好ましく達成されることができるさまざまな特性の組み合わせが、したがって、当業者に対して明確に定義される。
物質例
以下の物質は、本発明による式Iで表される好ましい物質、または本発明により好ましく用いられるべき式Iで表される物質である。
合成例1: コハク酸ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−N,N’−ジオキシル(物質例1)の合成
2.15g(12.26mmol)の4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル、40mg(0.33mmol)の4−(ジメチルアミノ)ピペリジンおよび1ml(12.4mmol)の乾燥ピペリジンをまず、20mlの乾燥ジクロロメタン中に導入する。4Åの活性化分子篩を次いで加え、混合物を室温(略してRT;約22℃)で90分間攪拌する。反応溶液を7〜10℃の範囲の温度へと冷却し、0.71ml(6.13mmol)の二塩化スクシニルをゆっくりと添加し、混合物をRTで18h攪拌する。十分量のsat.NaHCO溶液およびジクロロメタンを反応溶液へと添加し、有機相を分離し、水およびsat.NaCl溶液で洗浄し、NaSO上で乾燥させ、ろ過しそして蒸散させる。粗生成物をジクロロメタン/メチルtert−ブチルエーテル(95:5)を伴うシリカゲル上で精製し、>99.5%の純度を有する白色固体として生成物を得る。
合成例2: ビス(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル−4−イル)デカンジオアート(物質例4)の合成
28.5g(166mmol)の4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(フリーラジカル)および250mg(2.05mmol)の4−(ジメチルアミノ)ピリジンを300mlの脱気ジクロロメタンに溶解させ、50ml(361mmol)のトリエチルアミンを添加する。次いで混合物を脱気させ、0℃へと冷却し、100mlの脱気ジクロロメタンに溶解した10g(41.4mmol)の塩化セバコイルを0〜5℃で滴下で添加し、混合物を室温で18h攪拌する。反応が完了したら、水およびHCl(pH=4〜5)を氷冷で添加し、混合物をさらに30min攪拌する。
有機相を分離し、次いで水相をジクロロメタンで抽出し、組み合わせた相を飽和NaCl溶液で洗浄し、NaSO上で乾燥させ、ろ過し、蒸散させ、24.4gの赤色の液体を得、これをジクロロメタン/メチルtert−ブチルエーテル(95/5)を有するフリット上で100gの塩基性Alおよび500gのシリカゲルに通過させ、橙色の結晶を得、これを50℃で脱気アセトニトリル中に溶解させ、−25℃で晶出させ、99.9%のHPLC純度を有する橙色結晶として生成物を得る。
合成例3: ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジン)−N,N’−ジオキシルブタンジオール(物質例7)の合成
十分量のペンタンを保護ガス下で15.0g(鉱油中60%、375mmol)のNaHへと添加し、混合物を清澄化させるようにする。ペンタンの上澄みをピペット分離し、冷却したイソプロパノールで注意深く冷却させる。次いで100mlのTHFを洗浄したNaHへと注意深く添加する。反応混合液を55℃へと加熱し、400mlのTHF中の50.0g(284mmol)の4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシルを注意深く滴下で添加する。形成された水素を直接排出させる。溶液の添加が完了したら、攪拌を60℃で一晩(16h)継続する。次いで反応混合液を5℃へと冷却し、ジメチルスルホン酸1,4−ブタンジオールを分割して加える。
次いで混合物をゆっくりと60℃へと加熱し、この温度で16h攪拌する。反応完了の際、混合物をRTへと冷却し、200mlの水中の6%アンモニア溶液を冷却しながら加え、混合物を1h攪拌する。次いで有機相を分離し、水相をメチルtert−ブチルエーテルですすぎ、組み合わせた有機相をsat.NaCl溶液で洗浄し、乾燥させ、蒸散させる。粗生成物をジクロロメタン/メチルtert−ブチルエーテル(8:2)でのシリカゲル上で精製し、−20℃でアセトニトリルから晶出させ、>99.5%の純度を有する桃色固体として生成物を得る。
合成例4: コハク酸ビス[2,2,6,6−テトラメチル−1−(1−フェニル−エトキシ)ピペリジン−4−イル](物質例24)の合成
ステップ4.1: 2,2,6,6−テトラメチル−1−(1−フェニルエトキシ)ピペリジン−4−オールの合成
まず5.0g(29.03mmol)の4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル、7.80g(58.1mmol)の2−フェニルプロピオンアルデヒドおよび100.6mg(1.02mmol)の塩化銅(I)を、20mlのtert−ブタノールに導入する。そして6.45ml(58.06mmol)の35%過酸化水素溶液を、内部温度が30℃を超えないような速度で注意深くゆっくりと滴下で加える。それゆえ、滴下添加の間、混合物を氷冷により冷却する。添加が早すぎで温度が高すぎる場合は、酸素が反応において形成され、自発的に大量に放出されるであろう。
反応完了の際、反応溶液をRTでさらに16h攪拌し、次いで十分な水/メチルtert−ブチルエーテルを添加し、有機相を分離する。有機相を10%アスコルビン酸で過酸化物がなくなるまで洗浄し、過酸化物含有量を確認する。次いで混合物を10%NaOH溶液、水およびsat.NaCl溶液で洗浄し、NaSO上で乾燥させ、ろ過し、蒸散させる。得られた粗生成物をヘプタン/メチルtert−ブチルエーテル(1:1)でのシリカゲル上で精製し、無色の結晶として生成物を得る。
ステップ4.2: コハク酸ビス[2,2,6,6−テトラメチル−1−(1−フェニルエトキシ)ピペリジン−4−イル]の合成
まず1.52g(5.5mmol)の先行するステップからの生成物、化合物2,2,6,6−テトラメチル−1−(1−フェニルエトキシ)ピペリジン−4−オール、15.3mg(0.125mmol)のジメチルアミノピリジンおよび1.02ml(12.6mmol)の乾燥ピリジンを10mlのジクロロメタンに導入し、7〜10℃の範囲の温度へと冷却する。そして0.255ml(2.199mmol)の二塩化スクシノイルそれ自体を滴下で添加し、ヒドロキシル化合物がまだ存在する場合は必要ならばつぎ足す。反応完了の際、反応混合物をジクロロメタンでのシリカゲルに直接通してろ過し、次いでヘプタン/メチルtert−ブチルエーテル(1:1)および純メチルtert−ブチルエーテルで溶出させる。得られた生成物をアセトニトリルに溶解させ、分取HPLC(50ml/minのアセトニトリルでの2つのChromolithカラム)により精製し、>99.9%の純度を有する生成物を黄色油として得る。
合成例5: ペンタン酸2,2,6,6−テトラメチル−1−(1−フェニル−エトキシ)ピペリジン−4−イル(物質例31)の合成
ステップ3.1からの2.5g(9.01mmol)の化合物2,2,6,6−テトラメチル−1−(1−フェニル−エトキシ)ピペリジン−4−オールおよび55.1mg(0.45mmol)の(4−ジメチルアミノピリジン)を50.0mlの乾燥ジクロロメタンに溶解させ、3℃へと冷却する。5.47ml(27.03mmol)の吉草酸無水物をこの温度で添加し、混合物を室温で14h攪拌する。反応完了の際、混合物を注意深く氷水へと注ぎ、2N HClを用いてpH6へと調整し、有機酸を分離する。水相をジクロロメタンで抽出し、組み合わせた有機相を飽和NaCl溶液、水およびトリエチルアミン(300:50ml)の混合物で洗浄し、MgSO上で乾燥させ、ろ過し、蒸散させる。ヘプタン/メチルtert−ブチルエーテル(9:1)でのシリカゲル上での精製により、生成物を無色油として得る。
合成例6: ブタン二酸1,4−ビス(1−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)(物質例49)の合成
40mlの水および80mlのジオキサンを混合し、アルゴン流により注意深く脱気する。2.0g(4.7mmol)の物質例1(合成例1)からのフリーラジカルを溶媒混合物に溶解させ、4.95g(28.1mmo)のアスコルビン酸を分割して添加する。この添加の間に反応混合物は無色となり、保護ガス雰囲気下で40℃で18h攪拌する。混合物を室温へと冷却し、100mlの水を添加し、混合物を手短に撹拌し、形成された結晶を吸引でろ別する。結晶を50mlの熱い脱気THFに溶解させ、溶解しない成分をろ別し、ろ液を−25℃で晶出させる。そして薄い桃色の結晶を室温での18hのアセトニトリル中での攪拌により洗浄し、100%のHPLC純度を有する淡い桃色の結晶として生成物を得る。
合成例7: デカン二酸1,10−ビス(1−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)(物質例50)の合成
用いる全ての溶媒をアルゴン流により前もって十分に脱気する。操作の間に、茶色ガラス装置を用いなければならない。1.70g(3.32mmol)の物質例4(合成例2)からのフリーラジカルを60mlのジオキサンに溶解させる。次いで30mlの水に溶解させた3.6g(20mmol)のアスコルビン酸を室温で溶液へと室温で添加する。この滴下添加の間に反応溶液は無色になりはじめ、室温での1hの撹拌後に反応は完了する。混合物を100mlのジクロロメタンで抽出し、有機相を水で洗浄し、NaSO上で乾燥させ、ろ過し、そして蒸散させる。形成した黄色結晶を160℃および10−2mbarで5min乾燥させ、粘性な、ゆっくりと晶出する油を得る。
以下の表に示される組成物および特性を有する液晶混合物を調製し、調査する。
例1.1〜1.3および比較例1
合計で20%よりわずかに多い、CHO架橋を含有する式III−Oで表される化合物を含む、以下の混合物(M−1)を調製し、調査する。

註: t.b.d.: 未測定

混合物M−1を5つの部分へと分割し、以下に記載するように調査する。
比較例1
まず、混合物(M−1)自体の電圧保持率の安定性を測定する。混合物M−1自体を、ホメオトロピック配向のための配向材料および冷陰極での照明((CCFL)−LCDバックライト)に対するそれらの安定性のための平坦ITO電極を有するテストセル中で調査する。この目的のために、同様のテストセル1056時間照明に曝露する。そして電圧保持率をそれぞれの場合において5分後に100℃の温度で測定する。結果を以下の表1にまとめる。ここで、以下のとおり、6つのテストセルを充填し、それぞれの個々の混合物に対して調査する。示す値は6つの個々の値の平均値およびその標準偏差(σ)、ならびに標準偏差が測定値よりも小さい場合に対しては上に示される精度である。
例1.1〜1.3
次に、択一的に、250ppmの合成例1の化合物(つまり、物質例1のもの)
または250ppmの合成例2の化合物(つまり、物質例4のもの)
または250ppmの合成例7の化合物(つまり、物質例50のもの)
を混合物M−1へと添加し、得られる混合物(M−1−1〜M−1−3)を上に記載するようにそれらの安定性に関して調査する。結果を以下の表、表1に示す。
さまざまな測定系における「電圧保持率」値の相対偏差は、典型的には約2%までの範囲にあり、例外的な場合において最大約3〜4%となり得る。
曝露により通常引き起こされる電圧保持率における低下(ΔVHR)を、上の本文に記載されるように決定する。
ここで、合成例1の化合物は明らかな安定特性を呈することが容易に理解できる。安定剤を用いない出発混合物は、バックライトによる曝露後にVHRにおけるかなりの低下を呈し、それゆえ多くの近年のLCD用途には好適ではない。式Iで表される化合物を含む本発明による混合物の曝露後のVHRの値は、出発混合物のものおよびまた比較混合物のものの両方よりも優れている。
バックライトによる曝露前のVHR値は、用いられる全ての安定剤により顕著に改善される。安定化されていない参照は、バックライトによる曝露後にVHRの顕著な低下を呈する。これは、用いられる安定剤により実質的に完全に妨げることができる。最良の結果はI(1)で得られた。このようにまた、示される化合物、特に式Iで表される化合物の使用により、調査された混合物が近年要求されるLCD用途において使用できるようにする。
250ppmの濃度での合成例1の化合物は、ここで調査された全ての他の安定剤よりも優れる安定化作用を有する。これにより、バックライトによる曝露に際の画像残存の発生の低減をもたらす。
例2(例2.1〜2.3および比較例2)
CHO架橋を含有する合計で13.5%の式III−O−2で表される2種類の化合物を含む、以下の混合物(M−2)を調製し、調査する。

例1に記載されるように、混合物M−2を4つの部分へと分割し、そこに記載されるように処理および調査する。結果を以下の表に示す。

ここで用いられる式Idで表される全ての化合物は、用いられた混合物の安定性を顕著に改善する。これは、特に、曝露試験後の値にあてはまる。(曝露試験前の値は、ここでは測定精度の変動内であり、全て実質的に区別がつかない。)ここで安定剤I(2)は、100ppmのみの濃度においてでさえも、特に高い活性を呈し、バックライトによる曝露後に高いVHRをもたらす。安定剤を用いないと、混合物M−2をLCDにおいて限定される程度において用いることができるのみであった。記載される式Iで表される化合物を使用することにより、ほとんどの対応するLCDにおける使用を可能とする値にまでVHRを増加させる。
合成例2の化合物は、100ppmの濃度においてでさえ、および250ppmの濃度にある合成例7のものは、ここで調査された全ての他の安定剤よりも優れた安定化作用を有する。合成例1の化合物により、100ppmのみの濃度においてでさえも、極めて良好な結果をもたらす。ここで最良の絶対効果は化合物I(2)およびI(3)に対してまたは、用いられる夫々の濃度を考慮に入れると、化合物I(2)に対して観察される。
例3(例3.1〜3.2および比較例3)
CHO架橋を含有する11%の式III−O−1で表される化合物を含む、以下の混合物(M−3)を調製し、調査する。
例1に記載されるように、混合物M−3を4つの部分へと分割し、そこに記載されるように処理および調査する。結果を以下の表に
まとめる。

混合物M−3それ自体は、例2の混合物M−2よりも、曝露の前後の両方において、幾分かより高いVHRを有する。
例2におけるように、ここで用いられる式Iで表される全ての化合物はまた、曝露後に改善されたVHRを有する。安定剤I(3)はここで、バックライトによる曝露後に特に高い活性を呈する。安定剤を用いなければ、混合物M−3をLCDにおいて限定された程度にまで使用できるのみであった。記載される安定剤、特に式Iで表される化合物の使用により、ほとんどの対応するLCDにおける使用を可能とする値にまでVHRを増加させる。
例2において既にそうであるように、ここでまた、合成例1および2の化合物は、100ppmの濃度においてでさえ、および250ppmの濃度にある合成例7の化合物は、ここで調査される全ての他の安定剤よりも、顕著に優れた安定化作用を有する。ここで最良の結果は、250ppmの濃度で用いられる合成例7の化合物I(3)に対して観察される。

Claims (20)

  1. a) 式Iで表される1種または2種以上の化合物
    式中
    nは、2、3または4を示し、
    mは、(4−n)を示し、
    は、4つの結合部位を有する有機ラジカルを示し、
    11およびZ12は、互いに独立して、−O−、−(C=O)−、−(N−R14)−または単結合を示すが、両方同時に−O−を示さず、
    rおよびsは、互いに独立して、0または1を示し、
    11〜Y14はそれぞれ、互いに独立して、1〜4個のC原子を有するアルキルを示し、および代わりに、また互いに独立して、対(Y11およびY12)および(Y13およびY14)の1つまたは両方は一緒になって3〜6個のC原子を有する二価の基を示し、
    11は、O−R13、OまたはOHを示し、
    12はそれぞれの出現において、互いに独立して、H、F、OR14、NR1415、1〜20個のC原子を有する直鎖のまたは分枝のアルキル鎖、ここで1つの−CH−基または複数の−CH−基は−O−または−C(=O)−により置き換えられていてもよいが、2つの隣接する−CH−基は−O−により置き換えられることができない、を示す、あるいはシクロアルキルまたはアルキルシクロアルキル単位を含有する炭化水素ラジカル、およびここで1つの−CH−基または複数の−CH−基は−O−または−C(=O)−により置き換えられていてもよいが、2つの隣接する−CH−基は−O−により置き換えられることができない、およびここで1つのH原子または複数のH原子はOR14、N(R14)(R15)またはR16により置き換えられていてもよい、を示す、あるいは芳香族のまたは複素環式芳香族の炭化水素ラジカル、ここで1つのH原子または複数のH原子はOR14、N(R14)(R15)またはR16により置き換えられていてもよい、を示し、
    13は、それぞれの出現において、互いに独立して、1〜20個のC原子を有する直鎖のまたは分枝のアルキル鎖、ここで1つの−CH−基または複数の−CH−基は−O−または−C(=O)−により置き換えられていてもよいが、2つの隣接する−CH−基は−O−により置き換えられることができない、を示す、あるいはシクロアルキルまたはアルキルシクロアルキル単位を含有する炭化水素ラジカル、およびここで1つの−CH−基または複数の−CH−基は−O−または−C(=O)−により置き換えられていてもよいが、2つの隣接する−CH−基は−O−により置き換えられることができない、およびここで1つのH原子または複数のH原子はOR14、N(R14)(R15)またはR16により置き換えられていてもよい、を示す、あるいは芳香族のまたは複素環式芳香族の炭化水素ラジカル、ここで1つのH原子または複数のH原子はOR14、N(R14)(R15)またはR16により置き換えられていてもよい、を示す、あるいは
    ここで1つまたは2つ以上の−CH−基は、−O−、−CO−または−NR14−により置き換えられていてもよい、あるいはアセトフェニル、イソプロピルまたは3−ヘプチルラジカルであることができ、
    14はそれぞれの出現において、互いに独立して、1〜10個のC原子を有する直鎖のまたは分枝のアルキルまたはアシル基あるいは6〜12個のC原子を有する芳香族の炭化水素またはカルボキシルラジカルを示し、
    15はそれぞれの出現において、互いに独立して、1〜10個のC原子を有する直鎖のまたは分枝のアルキルまたはアシル基あるいは6〜12個のC原子を有する芳香族の炭化水素またはカルボキシルラジカルを示し、
    16はそれぞれの出現において、互いに独立して、1〜10個のC原子を有する直鎖のまたは分枝のアルキル基を示し、ここで1つの−CH−基または複数の−CH−基は−O−または−C(=O)−により置き換えられていてもよいが、2つの隣接する−CH−基は−O−により置き換えられることができない、を示す、
    但し、
    =2かつR11=Oの場合、

    で表される化合物は式Iから除外され、および
    n=2かつR11=O−R13の場合、
    13はn−C1〜9−アルキルを示さない、ならびに
    b) 式III−Oで表される1種または2種以上の化合物
    式中
    31は、1〜7個のC原子を有する非置換のアルキルラジカルを示し、
    32は、1〜7個のC原子を有する非置換のアルキルラジカル、または1〜6個のC原子を有する非置換のアルコキシラジカルを示し、および
    iは、0または1を示す、
    を含み、但し、二色性色素を含まない、液晶媒体。
  2. 式Iで表される化合物であって、式中R 11 がO を示す該化合物を1種または2種以上含むことを特徴とする、請求項1に記載の媒体。
  3. 式Iで表される化合物であって、式中nが2を示す該化合物を1種または2種以上含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の媒体。
  4. 式Iで表される化合物であって、式中nが3または4を示す該化合物を1種または2種以上含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の媒体。
  5. 式I−1、I−2、I−5〜I−8
    式中パラメーターは請求項1で示される意味を有し、および
    tは、1〜12の整数を示
    で表される化合物の群から選択される式Iで表される1種または2種以上の化合物を含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の媒体。
  6. 以下の式
    で表される化合物の群から選択される式Iで表される1種または2種以上の化合物を含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の媒体。
  7. c) 式IIで表される1種または2種以上の化合物
    式中
    21は、1〜7個のC原子を有する非置換のアルキルラジカルまたは2〜7個のC原子を有する非置換のアルケニルラジカルを示し、および
    22は、2〜7個のC原子を有するアルケニルラジカルを示す、
    ならびに/あるいは
    d) 式III−1〜III−4で表される化合物の群から選択される1種または2種以上の化合物
    式中
    31は、1〜7個のC原子を有する非置換のアルキルラジカルを示し、
    32は、1〜7個のC原子を有する非置換のアルキルラジカルまたは1〜6個のC原子を有する非置換のアルコキシラジカルを示し、および
    、nおよびoはそれぞれ、互いに独立して、0または1を示す、
    をさらに含むことを特徴とする、請求項1〜のいずれか一項に記載の液晶媒体。
  8. 媒体全体における式Iで表される化合物の合計濃度が1ppm〜1000ppmであることを特徴とする、請求項1〜のいずれか一項に記載の媒体。
  9. IIで表される化合物であって、式中R21がn−プロピルを示しおよびR22がビニルを示す該化合物を含むことを特徴とする、請求項に記載の媒体。
  10. 媒体全体における式III−Oで表される化合物の合計濃度が5%〜40%であることを特徴とする、請求項1〜のいずれか一項に記載の媒体。
  11. 式III−O−1
    式中R31およびR32は、式III−Oに対して請求項1において与えられるそれぞれの意味を有する、
    で表される1種または2種以上の化合物を含むことを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の媒体。
  12. 式III−O−2
    式中R31およびR32は、式III−Oに対して請求項1において与えられるそれぞれの意味を有する、で表される1種または2種以上の化合物を含むことを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載の媒体。
  13. 1種または2種以上のキラル化合物をさらに含むことを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項に記載の媒体。
  14. 請求項1〜13のいずれか一項に記載の液晶媒体を含有することを特徴とする、電気光学ディスプレイまたは電気光学コンポーネント。
  15. VAまたはECB効果に基づくことを特徴とする、請求項14に記載のディスプレイ。
  16. アクティブマトリックスアドレスデバイスを含有することを特徴とする、請求項14または15に記載のディスプレイ。
  17. 電気光学ディスプレイにおけるまたは電気光学コンポーネントにおける、請求項1〜13のいずれか一項に記載の液晶媒体の使用。
  18. 式Iで表される1種または2種以上の化合物が、式III−Oで表される1種または2種以上の化合物と混合されることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか一項に記載の液晶媒体の製造方法。
  19. 媒体が式III−Oで表される1種または2種以上の化合物を含むこと、および式Iで表される1種または2種以上の化合物が該媒体に添加されることを特徴とする、請求項18に記載の方法により調製される液晶媒体の安定化方法。
  20. 式OH−1〜OH−6
    で表される化合物の群から選択される1種または2種以上の化合物をさらに媒体へと添加することを特徴とする、請求項19に記載の方法。
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